Autor de 4 livros e de mais de 100 artigos publicados

Pesquisador CNPq

Membro de: IAFSS – International Association for Fire Safety Science;

ALBRASCI - Associação Luso-Brasileira para Segurança contra Incêndio

GSI – Grupo de pesquisa em segurança contra incêndio da USP

Coordenador do programa de pós-graduação em engenharia civil da EPUSP (2003-2005)

Coordenador da comissão de estudos ABNT: "Segurança das estruturas em situação de incêndio" (1995-2002)

Prof. Dr. Valdir Pignatta e Silva

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Instituto de Engenharia - São Paulo

Rookery Building, 1888

- Considerado o mais velho

arranha-céu existente em

Chicago

- O edifício representa a

estrutura transitória na

evolução para arquitetura

moderna, uma vez que

emprega tanto paredes de

alvenaria em seu exterior,

quanto o esqueleto de aço

em seu interior.

- Seu lobby foi remodelado

em 1907 por Frank Lloyd

Wright

-Altura: 55m

Reliance Building, 1890

- Foi o primeiro arranha-céu

a possuir fachada com

grandes janelas de vidro

- Seus primeiros 4 andares

foram erguidos em 1890. A

adição de mais 10 andares

em 1895 marcou a primeira

conquista global do método

construtivo da Escola de

Chicago

- Desde 2006 abriga o Hotel

Burnham

No século XIX, quando edifícios de múltiplos andares de aço começaram a ser

construídos, o concreto era utilizado como material de revestimento do aço, sem

função estrutural, mas, com grandes espessuras, em vista de o concreto não ser

um isolante ideal.

Anos após, o concreto foi também aproveitado como elemento estrutural,

trabalhando em conjunto com o aço para resistir aos esforços, inicialmente na

função de piso.

Em histórica publicação, FREITAG (1899) comenta sobre o comportamento do

concreto em altas temperaturas. Ensaios demonstraram que havia redução de

resistência, mas, não era preocupante, em vista do uso para lajes de pequenos

vãos.

Em seguida surgem as estruturas mistas (vigas e pilares) de aço e concreto. Mais

tarde, iniciou-se a construção de edifícios de múltiplos andares de concreto

armado.

MÖRCH (1948) escreve interessante artigo alertando para a necessidade de

verificação de estruturas de concreto armado em incêndio, associando-a apenas

à armadura no seu interior.

Ed. CESP – São Paulo, 21/05/1987

Sede I → 19 pavimentos

Sede II → 21 pavimentos

Depósito das Lojas Zêlo S.A. – Barueri,

1995

Edifício Nova Iguaçú, 2000?8 pavimentos

Ed. Eletrobrás

Rio de Janeiro

26/02/2004

22 pavimentos

Depósito Nestlé, São Bernardo do Campo, 2001Aeroporto Santos Dumont

Rio de Janeiro, 13/02/1998

Condomínio Edifício Cacique – Porto Alegre

26/06/1996, 26 pavimentos

Overland

06/07/1973

Military Personnel Record Center

6 pavimentos

Katrantzos Sport– Atenas

19/12/1980

Loja de departamentos, 8 pav.

Mercado Modelo

Montevidéo

04/12/1995

Alexandria

21/07/2000

Fábrica de roupas, 6 pav.

Edifício residendial

São Petersburgo

03/06/2003

9 pavimentos

Fac. Arquitetura

Delft (Países Baixos)

13/08/2008

9 pavimentos

Edifício garagem – subsolo

Gretzenbach (Suiça)

27/11/2004

Biblioteca – subsolo

Linköping (Suécia)

21/09/2006

1972 - Andraus

1974 - Joelma

1975 – Dec. Lei n 8266, de 20 de junho de 1975 - Art. 92 – “Para o efeito

da segurança contra incêndio, os elementos componentes da estrutura

de sustentação do edifício e da escada de segurança deverão ter

resistência ao fogo de 4 (quatro) horas, no mínimo.”

1975 – Dec. Lei nº 684, de 30 de setembro de 1975 - Autoriza o Poder

Executivo a celebrar convênios com Municípios, sobre Serviços de

Bombeiros.

(1975/1976 Dec. Lei n 897 - RJ – Segurança Contra Incêndio e Pânico)

1980 – NBR 5627 “Exigências particulares das obras de concreto

armado e protendido em relação à resistência ao fogo – Procedimento”

qfi 60 kg/m2 -> TRRF = 120 min para elementos essenciais à estabilidade

global da estrutura (pilares/vigas de transição)

-> TRRF = 60 min para os demais

qfi > 60 kg/m2 ->TRRF = 2 qfi (60 min – 240 min)

Obs. altura 12 m ->TRRF = 60 min

11/9/1990 - Lei N.º 8.078 - Código de defesa do consumidor

Seção IV - Das Práticas Abusivas, Art. 39.

É vedado ao fornecedor de produtos ou serviços:

VIII –

"colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em

desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais

competentes ou, se normas específicas não existirem, pela Associação

Brasileira de Normas Técnicas ou outra entidade credenciada pelo

Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial -

Conmetro".

1993 - Decreto Estadual Nº 38069/93

1994 - IT- CB-002/33/94 - Exigências para edifícios com estrutura metálica

(just.: NBR 5627:1980)

1999- IT- CB-011/33/99 – “Segurança Estrutural dos Edifícios - Resistência ao

Fogo dos Elementos Construtivos” (explicitamente: NBR 5627:1980)

2000 – NBR 14432 - “Exigências de resistência ao fogo dos elementos

construtivos das edificações”

2001 - Decreto Estadual N 46.076/01

IT CB N 08/2001 (NBR 14432:2000, NBR 5627:1980)

2002 – cancelada a NBR 5627:1980

2004 - NBR 15200 – Projeto de estruturas de concreto em situação de

incêndio

2004 - IT CB Nº 08/2004 (ref.: NBR 14432:2000, NBR 15200:2004, NBR

14323:1999, Eurocode)

Decreto-Lei n° 46.076/2001 de

São Paulo

• Institui o Regulamento

de Segurança contra

Incêndio das edificações

e áreas de risco para os

fins da Lei nº 684, de 30

de setembro de 1975 e

estabelece outras

providências.

• Procedimentos Administrativos • Conceitos Básicos de Proteção Contra

Incêndio. • Terminologia de Proteção Contra Incêndio.• Símbolos Gráficos para Projeto de Segurança

Contra Incêndio.• Segurança Contra Incêndio - Urbanística.• Acesso de Viatura na Edificação e Área de

Risco.• Separação entre Edificações.• Segurança Estrutural nas Edificações -

Resistência ao fogo dos elementos de construção.

• Compartimentação Horizontal e Compartimentação Vertical.

• Controle de Materiais de Acabamento e Revestimento.

• Saídas de Emergência em Edificações.• Dimensionamento de Lotação e Saídas de

Emergência em Recintos Esportivos e de Espetáculos Artístico - Culturais.

• Pressurização de Escada de Segurança.• Carga de Incêndio nas Edificações e Áreas de

Risco. • Controle de Fumaça. • Brigada de Incêndio • Iluminação de Emergência. • Sistemas de Detecção e Alarme de Incêndio.

• Sinalização de Emergência.

• Sistema de Proteção por Extintores de Incêndio.

• Sistema de Hidrantes e de Mangotinhos para

Combate a Incêndio.

• Sistema de Chuveiros Automáticos.

• Sistema de Resfriamento para Líquidos e Gases

Inflamáveis e Combustíveis.

• Sistema de Proteção por Espuma.

• Sistema Fixo de Gases para Combate a Incêndio.

• Armazenagem de Líquidos Inflamáveis e

Combustíveis.

• Manipulação, Armazenamento, Comercialização e

Utilização de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP).

• Comercialização, Distribuição e Utilização de Gás

Natural.

• Fogos de Artifício.

• Heliponto e Heliporto.

• Medidas de Segurança para Produtos Perigosos.

• Cobertura de Sapé, Piaçava e Similares.

• Hidrante de Coluna.

• Túnel Rodoviário.

• Pátios de Contêineres.

• Subestações Elétricas.

• Proteção Contra Incêndios em Cozinhas

Profissionais.

38 Instruções Técnicas

•Segurança Estrutural nas Edificações -

Resistência ao fogo dos elementos de construção

ABNT NBR 14432:2000

elementos estruturais de

quaisquer materiais

(concreto, aço, madeira,

etc.)

Ocupação/uso Altura da edificação

h6m 6mh12m 12m<h23m 23m<h30m h>30m

Residência 30 30 60 90 120

Hotel 30 60 60 90 120

Supermercado 60 60 60 90 120

Escritório 30 60 60 90 120

Shopping 60 60 60 90 120

Escola 30 30 60 90 120

Hospital 30 60 60 90 120

Igreja 60 60 60 90 120

Tempos requeridos de resistência ao fogo – TRRF

(resumo)

Resistência ao fogo

estabilidadeisolamento

estanqueidade

tempo requerido de resistência ao fogo

Curva temperatura-tempo de um incêndio

tempo

temperatura máxima do incêndio

flashover

(inflamação generalizada)

fase de

resfriamento

fase de

aquecimento

ignição

não há riscos para a estrutura

pode haver enfumaçamento

todo material combustível

em combustão

tem

pe

ratu

ra

combustão completa

gases

dissipado por radiaçãoQ

troca de calorQ

convectivoradiativo

Q

dissipadoQ

dissipadoQ

combustãoQ

rad/jan.Qtroca

.Qradconv

.Qcomb

.Q

Equilíbrio térmico

• carga de incêndio (MJ/m² , kg madeira equivalente/m²)

• grau de ventilação

• características térmicas do material do elemento de compartimentação

Modelo do incêndio-padrão

• NBR 5628/NBR 14432

• ISO 834

tem

per

atu

ra

tempo

q = 345 log (8 t +1) + 20°C

TRRF (tempo fictício)

q

t

q1,máx

q2,máx

q3,máx

t1,máxt2,máx t3,máx

inc.1 – alta ventilação e alta

carga de incêndio

inc.2 – valores

intermediários

inc.1 – baixa

ventilação e baixa

carga de incêndio

curva

padronizada de

incêndio

temperatura máxima do

incêndio (fictícia para efeito

de projeto)

345 log (8 t +1) + 20°C

Tabelas Método do tempo equivalente

TRRF

• O TRRF é dedutível pela engenharia

– mecânica das estruturas, fenômenos de transporte, ciência dos materiais, dinâmica do fogo

• Não confundir TRRF com valores subjetivos fixados pelo poder público, tais como: horário de silêncio, velocidade máxima nas vias públicas, idade mínima recomendada para espetáculos, etc.

• O TRRF não é tempo de desocupação, tempo de duração do incêndio ou tempo-resposta do Corpo de Bombeiros ou brigada de incêndio

• Dificuldade para dedução levou ao consenso

– NBR 14432

Segurança estrutural

• Incêndio-padrão

incêndio-padrão

tempo padronizado

Estrutura não atinja estado limite último de incêndio

Tem

per

atu

ra (

°C)

0 30 12090 Tempo (min)60

TRRF

NBR 15200

ABNT NBR 15200:2004

1 Objetivo

Esta Norma estabelece os critérios de projeto de estruturas de

concreto em situação de incêndio e a forma de demonstrar o

seu atendimento.

Esta Norma se aplica às estruturas de concreto projetadas de

acordo com as NBR 6118 e NBR 9062.

4.2

Os objetivos gerais da verificação de estruturas em situação de

incêndio são:

limitar o risco à vida humana;

limitar o risco da vizinhança e da própria sociedade;

limitar o risco da propriedade exposta ao fogo.

• Método tabular

• Método simplificado de cálculo

• Métodos gerais de cálculo

• Método experimental

800 °C

~ 20 °C

700 °C500 °C

300 °C150 °C

a

a800 °C

~ 20 °C

700 °C500 °C

300 °C150 °C

800 °C

~ 20 °C

700 °C500 °C

300 °C150 °C

800 °C

~ 20 °C

700 °C500 °C

300 °C150 °C

a

a

θs1

h1

a

θs1

h1

a

h1

a

θs2

a

h2

h2 > h1θs2 < θs1

θs2

a

h2

a

h2

h2 > h1θs2 < θs1h2 > h1θs2 < θs1

Dimensões mínimas para lajes apoiadas em vigas

TRRF (min) h (mm)‡

c1 (mm)

Armada em duas direções Armada

numa

direção 5,1

x

y

25,1

x

y

30 60 10 10 10

60 80 10 15 20

90 100 15 20 30

120 120 20 25 40 ‡ Dimensões mínimas para garantir a função corta-fogo

Dimensões mínimas‡‡

para lajes lisas ou cogumelo

TRRF (min) h (mm) a (mm)

30 150 10

60 180 15

90 200 25

120 200 35 ‡‡

Dimensões mínimas para garantir a função corta-fogo

estão fornecidas na Tabela 3

Dimensões mínimas para lajes apoiadas em vigas

TRRF (min) h (mm)‡

a (mm)

Armada em duas direções Armada

numa

direção 5,1

x

y

25,1

x

y

30 60 10 10 10

60 80 10 15 20

90 100 15 20 30

120 120 20 25 40 ‡ Dimensões mínimas para garantir a função corta-fogo

Dimensões mínimas para lajes lisas ou cogumelo

TRRF (min) h (mm) c1 (mm)

30 150 10

60 180 15

90 200 25

120 200 35 ‡‡

Dimensões mínimas para garantir a função corta-fogo

estão fornecidas na Tabela 3

Dimensões mínimas para lajes nervuradas biapoiadas

Nervuras

Combinações de bmin/c1 1)

mm/mm TRRF

min

1 2 3

Capa*

h/c1

mm/mm

30 80/15 80/10

60 100/35 120/25 190/15 80/10

90 120/45 160/40 250/30 100/15

120 160/60 190/55 300/40 120/20 1) bmin corresponde à largura mínima da nervura. 2) h corresponde à altura da laje.

* Dimensões mínimas para garantir a função corta-fogo.

Dimensões mínimas para lajes nervuradas apoiadas em três ou quatro lados ou contínuas

Nervuras

Combinações de bmin/c1 1)

mm/mm

TRRF

min 1 2 3

Capa*

h/c1

mm/mm

30 80/10 80/10

60 100/25 120/15 190/10 80/10

90 120/35 160/25 250/15 100/15

120 160/45 190/40 300/30 120/20 1)

bmin corresponde à largura mínima da nervura. 2)

h corresponde à altura da laje.

* Dimensões mínimas para garantir a função corta-fogo.

Os valores de h (espessura da laje) indicado nas tabelas são os

mínimos para garantir a função corta-fogo.

Caso não haja essa exigência a espessura das lajes poderá

ser a calculada para a temperatura normal conforme ABNT

NBR 6118.

Revestimento não-combustível

h1

h2Revestimento não-combustível

h1

h2Isolamento acústico (combustível)

Revestimento não-combustível

h1

h2

Isolamento acústico (combustível)

Revestimento não-combustível

h1

h2

Laje de concretoLaje de concreto

revestimento espessura total da laje

argamassa de cal & areia h = h1 + 0,67. h2

argamassa de cimento Portland &

areia

h = h1 + h2

revestimento de gesso, fibra de

amianto ou vermiculita

h = h1 + 2,5.h2

no cálculo das espessuras mínimas e distâncias à face do concreto (c1) pode-se considerar o revestimento,

respeitadas as seguintes prescrições:

- revestimentos aderentes de argamassa de cal e areia (aderência à tração de acordo com a NBR 13528

maior ou igual a 0,2 MPa) têm 67% de eficiência relativa ao concreto;

- revestimentos de argamassa de cimento e areia aderentes (aderência à tração de acordo com a NBR 13528

maior ou igual a 0,2 MPa) têm 100% de eficiência relativa ao concreto;

- revestimentos protetores à base de gesso, vermiculita ou fibras com desempenho equivalente, desde que

aderentes (aderência à tração de acordo com a NBR 13528 maior ou igual a 0,2 MPa), têm 250% de eficiência

relativa ao concreto; isto é, pode-se majorar essas espessuras de 2,5 vezes antes de somá-las à dimensão do

elemento estrutural revestido;

Dimensões mínimas para vigas biapoiadas

Combinações de bmin/c1

mm/mm

TRRF

min 1 2 3 4

bwmin

mm

30 80/25 120/20 160/15 190/15 80

60 120/40 160/35 190/30 300/25 100

90 140/55 190/45 300/40 400/35 100

120 190/65 240/60 300/55 500/50 120

Dimensões mínimas para vigas contínuas ou vigas de pórticos

Combinações de bmin/c1

mm/mm

TRRF

min 1 2 3

bwmin

mm

30 80/15 160/12 190/12 80

60 120/25 190/12 300/12 100

90 140/35 250/25 400/25 100

120 200/45 300/35 450/35 120

7,0,

d

fid

S

S1

,

, efs

calcs

AA

Os valores de c1 indicados nas tabelas foram determinados

admitindo-se

Para valores menores, c1 pode ser reduzido de c1

d

fid

S

S ,

efs

calcs

AA

,

,Tabela 4 - Valores de c1 em mm, para armadura passiva

1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7

0,7 0 1 2 4 5 6 7

0,65 2 3 4 5 6 7 9

0,6 4 5 6 7 8 9 10

0,55 5 6 7 8 9 10 11

0,5 7 8 9 10 10 11 12

0,45 9 10 10 11 12 13 13

0,4 10 11 12 13 13 14 15

d

fid

S

S ,

efs

calcs

AA

,

,

Valores de c1 em mm, para armadura passiva

b b b

d2d1

def

bw

(a) Largura constante (b) Largura variável (c) Seção I

Para vigas contínuas com TRRF ≥ 90 min, a área de armaduras negativas

entre a linha de centro do apoio e 0,3 ℓ não deve ser menor do que:

As,calc (x) = As,calc (0) × (1 – 2,5 x/ℓef)

“x” é a distância entre a linha de centro do apoio e a seção considerada

0,3ℓ 0,3ℓ0,4ℓ

Envoltória à temperatura normal

Diagrama em incêndio para t=0

Diagrama em situação de incêndio

Limite mínimo para armadura

negativa em incêndio

As tabelas que fornecem as dimensões mínimas das vigas e o

valor de c1 das armaduras inferiores, em função dos TRRF, foram

construídas com a hipótese de vigas com aquecimento em 3

lados, sob laje.

Os valores indicados nessas tabelas poderão ser

empregados também para o caso de vigas aquecidas nos 4

lados, desde que sua altura não seja inferior a bmín e a área

da seção transversal da viga não seja inferior a 2 b2mín.

Dimensões mínimas para pilares

Combinações de bmin /c1

mm/mm

Mais de uma face exposta

Uma face exposta

fi = 0,2 fi = 0,5 fi = 0,7 fi = 0,7

TRRF

min

1 2 3

30 190/25 190/25 190/30 140/25

60 190/25 190/35 250/45 140/25

90 190/30 300/45 450/40 155/25

120 250/40 350/45 450/50 175/35

Nota – fi é a relação entre o esforço normal de cálculo na situação de incêndio e o esforço resistente normal de cálculo do pilar em

questão em situação de temperatura normal.

Dimensões mínimas para pilares-parede

Combinações de bmin/c1

mm/mm

fi = 0,35 fi = 0,7

Uma face

exposta Duas faces expostas

Uma face

exposta Duas faces expostas

TRRF

min

1 2 3 4

30 100/10 120/10 120/10 120/10

60 110/10 120/10 130/10 140/10

90 120/20 140/10 140/25 170/25

120 140/25 160/25 160/35 220/35

ydscdc

0Sd

fAf85,0A

Nn

qqqqqqqq ,

,

,

,

0,

,

,

,

0,

,

0,

,

,

,,

,

, cracktreltrcreeptrTTStrshtrthtrielplcttottr

q ,

,litstr

qqqqqq ,

,

,

,

0,

,

0,

,

,

,,

,

, cracktrlitstrshtrthtrielplcttottr

qqqq ,

,

0,

,

,

,

,

, eltrcreeptrTTStrlitstr

Deformação linear específica do concreto em situação de incêndio

Deformação elasto-plástica inicial à temperatura constante

Deformação térmica, independente do carregamento (dilatação)

Deformação devido à retração, independente do carregamento

Deformação devido à fissuração

Lits – load induced thermal strain = diferença entre deformação medida

durante o aquecimento sem carga e a durante o aquecimento sob carga

TTS - Transient thermal strain

Deformação devido à fluência (elementos igualmente carregados sob 2 taxas de aquecimento)

Deformação devido à alteração do módulo de elasticidade com a temperaturaq

q

q

q

q

q

q

q

,

,

0,

,

,

,

,

,

,

,

0,

,

0,

,

,

,,

eltr

creeptr

TTStr

cracktr

litstr

shtr

thtr

ielplct

500

700

900

1100

1300

1500

1700

1900

2100

0 200 400 600 800 1000 1200

temperatura (ºC)

calo

r específ

ico (

J k

gºC

)

u=0%

u=1,5%

u=3%

2100

2150

2200

2250

2300

2350

2400

0 200 400 600 800 1000 1200

temperatura (ºC)

densid

ade (

kg/m

3)

p,q y,q = 0,02 t,q u,q

fy,q

fp,q

Eq=tg

Diagrama tensão deformação do concreto

Diagrama tensão deformação do aço

Calor específico do concreto Alongamento do concreto

Condutividade térmica do concreto

Densidade do concreto

Redutor de resistência do concreto

Redutor de resistência do aço

Rd

fiSd,

ifN

Nμ

Engenharia de estruturas em situação de incêndio

CanadáEstados Unidos

InglaterraEscóciaBélgicaPaíses BaixosFrançaSuéciaNoruegaFinlândiaDinamarcaSuíçaPortugal

JapãoChinaSingapura

AustráliaNova Zelândia

EPUSPEESC/USPUNICAMPUNESPUFMGUFRGSUFPEUFOPUFESUNBUFRJUFRN

NBR 14432:2000NBR 14323:1999NBR 15200:2004

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Obrigado pela atenção!